异步化发电机有功和无功调节特性的仿真研究

论述了异步化发电机的双通道励磁控制原理，推导了以转子电流为状态变量的状态方程式及转子运动方程，通过对一台２００ＭＷ异步化汽轮发电机运行特性的仿真计算，研究了异步汽轮发电机的稳态有功、无功（电压）调节特性。     

基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型．由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小．采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线．仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考．     

小转差时实芯转子异步电动机的磁场和参数

本文采用圆柱坐标系进行了实芯转子异步电机二维非线性磁场分析和参数计算,确立了转子波阻抗Z_r与转子阻抗Z′_2之间的关系,引入系数K_A.同时,将圆柱坐标系与直角坐标系二维线性分析进行了比较,引入了两种坐标系之间转子波阻抗折合系数K_r及磁场特征根之间的关系式.对于工程设计中广泛采用的直角坐标系分析,本文考虑了转子曲率、电机极数及非线性磁场等因素的影响,使转子参数计算趋于完善和准确.计算表明,将圆柱坐标系的转子参数进行转换,对于小转差运行时,实芯转子异步电机及异步运行状态下的汽轮发电机参数计算结果更符合实测数据,     

汽轮发电机定子绕组内部故障的参数计算和仿真

为了对汽轮发电机定子绕组内部故障进行快速保护以减轻造成的损害 ,必须对各种内部故障瞬态有全面的分析。论文用气隙磁导的概念和谐波分析的方法计算了汽轮发电机内部故障时的实际回路参数 ,并简化考虑了实心转子的涡流效应。用多回路方法仿真研究了定子绕组的各种内部故障瞬态。通过对一台模拟发电机的内部短路试验与仿真结果的对比 ,证明了该文提出的多回路模型和方法的正确 ,为研究汽轮发电机内部故障瞬态及其保护方案提供了理论基础。     

汽轮发电机稳态负序工况仿真模型及其对负序损耗计算结果的影响

稳态负序能力是大型汽轮发电机安全可靠运行的重要技术指标之一,而稳态负序损耗的准确计算是确定稳态负序能力的关键和基础。介绍了模拟发电机稳态负序运行工况的传统模型,针对其不足提出了一种新的不对称负载模型,并对2种模型所反映的物理机理和优缺点进行了对比分析。在此基础上,以一台1 550 MW的大型4极核能汽轮发电机为例,采用场路耦合的二维非线性时步有限元方法,结合2种仿真模型对其稳态负序损耗分别进行了计算,并对计算结果进行了详细分析。结果表明:相对于传统的负序模型,笔者提出的不对称负载模型充分考虑了磁饱和与转子附加损耗的影响,计算出的稳态负序损耗更接近实际情况,为准确考核大型汽轮发电机的稳态负序能力奠定了基础。     

大型汽轮发电机转子端部三维涡流场数学模型

以汽轮发电机转子端部涡流场的数学模型为例 ,论述了采用 A,Ф— A法 ,将三维涡流场有限元计算 ,引入汽轮发电机转子端部三维涡流场的分析中 ,并入了库仑规范 ,得出了涡流场的三维有限元方程     

双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析

针对双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理尚不明确且无法为故障诊断提供理论依据的问题,开展了双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析.首先,结合有限元仿真及解析推导,分析转子匝间短路下双馈异步风力发电机的气隙磁密规律,得到转子所受的不平衡磁拉力;然后,考虑转子不平衡磁拉力的情况下构建双馈异步风力发电机转子-轴承系统非线性动力学模型,利用非线性动力学仿真获取转子匝间短路故障下系统的振动仿真信号;最后,在双馈异步风力发电机故障模拟实验台上进行转子匝间短路故障实验,利用实验分析验证非线性动力学仿真结果的有效性.非线性动力学仿真及实验分析结果均表明,转子匝间短路故障下双馈异步风力发电机转子-轴承系统振动信号的频谱存在转频的谐波成分,通过检测转频的谐波分量可诊断双馈异步风力发电机转子匝间短路故障,有效揭示了双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理.     

同步发电机失磁运行仿真

如果电力系统允许其中某些同步发电机10～30分钟失磁异步运行,则可以大大提高电力系统供电的可靠性。因此需要知道电力系统发电机失磁的机电暂态过程,以便确定其是否仍能安全运行,并依此选择保护方式。本文以单机接无穷大母线和三机系统为例,介绍了电力系统中同步发电机失磁运行的数学模型,这组数学模型能较准确地反映失磁后的暂态过程。在所用的程序中所采用数值积分方法是阿当姆斯法。在文中也给出了对两个实际电力系统失磁暂态过程进行仿真的计算结果。     

300 MW大型汽轮发电机多物理域耦合计算分析

针对300 MW水-氢-氢大型汽轮发电机,利用Ansoft Maxwell有限元软件计算分析汽轮发电机在额定运行时的电磁性能,利用UG软件建立定子一个槽距内半轴长的三维温度场模型,将电磁分析计算出的铁耗值作为铁芯热源加载到温度场计算中,借助Fluent流体求解软件计算并得到定子铁芯、绕组、主绝缘层的温度场分布,验证了水-氢-氢冷却系统的优越性,计算得到的电磁参数和温度场分布可为大型汽轮发电机稳定运行提供依据。     

1000 MW级汽轮发电机转子绕组轴向通风冷却系统

对1000MW级大型汽轮发电机冷却系统进行了研究，给出了转子绕组本体部分各匝导体通风道的局部阻力系数和沿程阻力系数的计算方法。对一台930MW汽轮发电机为例，建立了转子绕组本体部分节点单元热阻等效网络的准三维热模型，从而可以计算出转子各匝导体的风量、流速和每匝导体各单元的温度，以及转子绕组本体部分的平均温度和最高温度。通过计算结果与试验结果的比较，验证了计算方法的正确性。     

水轮机尾水管涡带诱发的转轮横向激振力计算

针对引起水轮机机组振动最主要的振源——尾水管涡带,建立了一种计算水轮机转轮轴系横向激振力的可行性方法。通过对尾水管涡带对转轮流场影响方式和前人试验、数值结果的调查研究,建立了转轮出口延伸处涡带对转轮内流体的扰动简化模型,将这种涡带扰动流场作用于转轮三维紊流流场计算模型上,最终计算得到了不平衡横向激振力,可以作为轴系分析的已知外力,为水轮机轴系动力分析提供必要的数据。     

调节级双胞胎叶片模态阶序的转移

采用三维8节点非协调单元有限元模型,对50MW汽轮机调节级双胞胎叶片的振动特性进行了计算分析.计算结果表明,在工作状态下,温度的影响和离心力的作用使得轮缘周向尺寸增大,造成了叶根的松动,从而导致振动延伸到叶根部分,振动下传不仅导致旋转状态下的固有频率小于相应的静频值,而且由于参加振动叶片的结构刚度和质量的重新组合,导致叶片模态阶序发生了转移.在静止时,叶片的第1阶固有振动为切向振动,第2阶固有振动为轴向振动;在旋转态下,第1阶固有振动变成了轴向振动,第2阶固有振动变成了切向振动.     

电张量格林并矢与三维电磁模拟

针对三维电磁场，在标量格林函数和张量基础上研究了电张量格林并矢；对地表下三维异常体的电磁散射进行了深入的理论分析，给出了三维电磁模拟方案．这对我国的电磁勘探和ＴＥＭ 解释技术的发展将起到重要的推动作用．     

四可倾瓦轴承负荷传感器结构三维有限元分析

对大型汽轮发电机组四可倾瓦轴承双剪桥式负荷传感器结构进行了三维有限元分析，研究了不同边界条件对传感器结构应力（应变）场的影响，计算与试验结果对比表明，所建立的有限元模型是正确的，可将其用于双剪桥式轴承负荷传感器结构优化设计。     

汽轮发电机组轴承振动异常的处理

国内的汽轮发电机组容量越来越大,但是在汽轮发电机的运行上经常因为汽轮发电机组轴承振动异常而影响到机组的安全稳定运行。本文对国产300MW汽轮发电机组轴承振动异常的问题进行了分析,然后根据现场机组的实际运行情况提出了相应的处理办法,并在实践中得到了验证。     

基于改进交互影响指标的多FACTS间交互影响分析

 随着柔性交流输电(FACTS)技术理论和工程应用的逐渐深化与推广,FACTS装置大幅度提高线路的功率传输水平、提高电力系统稳定性的能力逐渐得到体现。然而,随着FACTS装置应用数量的不断增多,FACTS装置间的交互影响问题日益突出, 规范形方法为研究电力系统嵌入多FACTS装置的动态特性提供了一种解决方案。然而如何确定系统危险运行方式及该方式下对FACTS装置间交互影响的程度,成为研究FACTS装置间交互影响问题中的关键环节之一。由于系统运行状态空间庞大,搜索不同运行状态下的FACTS装置间交互影响信息成为限制计算速度和计算效率的关键因素。本文针对高阶规范形方法计算FACTS装置间交互影响时危险运行方式确定的问题,提出一种改进的交互影响衡量指标,该指标能够将FACTS装置间的交互影响程度分析与危险运行方式确定同时计及,且在计算过程中引入了电磁暂态仿真手段,以辅助验证所提方法的效果。以静止无功补偿器(SVC)和可控串联补偿器(TCSC)为例,应用IEEE 9节点系统进行算例分析,验证了该方法的可行性。     

汽轮发电机转子位置调整

研究了汽轮发电机转子系统位置最佳调整，考虑轴油膜力非线性，用有限元法建立了大型汽轮发电机转子系统非性方程组，用无约束极小化方法求解了转子在工作转速范围内轴心实际位置。     

320kA预焙铝电解槽电磁场分布计算与优化

利用ANSYS电磁场有限元法,建立了320 kA预焙铝电解槽三维电磁场有限元模型,计算了铝电解槽内的电场分布及磁场分布,计算结果与实测结果相吻合,验证了该模型的正确性.在此基础上提出了一种新型电解槽结构,并应用参数化设计语言(APDL)建立该结构的电磁场计算模型,以磁场为目标对该结构进行了整体优化.最终优化后电磁场分布表明:该结构铝电解槽能减小铝液层水平电流,磁场分布对称性好,有利于改善槽内铝液的流动状态,具备较大的节能潜力.     

陶瓷导向叶片三维热应力有限元分析

针对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料制成的导向叶片，采用三维有限元法，详细分析计算了陶瓷导向叶片在点火启动阶段各瞬时的瞬态温度场及热应力场分布状况，可为陶瓷导向叶片的低应力化设计、破坏分析及寿命估计提供理论参考．     

小型风电系统最大功率跟踪的研究

通过对由新型无刷直流发电机构成的小型风力发电系统的分析，提出了一种最大限度获取风能的控制方法，该方法通过控制新型无刷直流发电机的电磁转矩一转速特性间接地控制了风力机的机械转矩一转速特性，使风力机在额定风速以下以最佳尖速比运行，自动跟踪其最大功率点．详细阐述了运用此控制策略的功率调节器的设计方法，并实际制作了100W的功率调节装置．系统实验结果表明，新型控制方法在最大功率跟踪上取得了很好的效果，对提高小型风电系统年发电量有参考和应用价值．